축 설계시 고려사항

1. 개요
   
   축을 설계하려면 강도, 강성도, 위험속도 등을 고려해야 한다. 이들 조건들은 서로 독립적이므로 각가에 대해서 축지름을 설계하고 이것들을 총합하여 가장 안전한 치수와 형상을 결정한다. 보통, 변형의 제한 조건을 만족하면 강도 조건도 충족하므로 먼저 강성도를 설계하고 강도를 검토하는 것이 바람직하다.
   
   
2. 고려사항
   
   
1. 강도
   
   하중의 종류에 따라 충분한 강도(전단, 인장, 좌굴, 피로강도 등)을 갖게 하고 키홈, 원주홈, 단달림축 등에서 응력집중을 고려하여 설계한다.
   
   
2. 변형
   
   
1. 처짐
   
   처짐이 일정한계를 넘으면 베어링 압력, 틈새의 불균일이 발생하고 기어 물림상태의 부정확 등이 야기된다. 스핀들의 경우 공작물 완성치수의 부정확 등의 문제가 발생하므로 반드시 처짐을 제한해야 한다.
   
   
2. 비틀림 변형
   
   정확한 회전을 요구하는 축은 비틀림각의 제한을 받게 되며 비틀림 변형이 크면 기계적 불균형과 진동의 원인이 된다.
   
   
3. 진동
   
   축의 비틀림 또는 굽힘의 변동주기가 축 자체의 처짐 또는 비틀림의 고유진동수와 일치하거나 근접할 때 공진이 발생하여 축이 파괴된다. 이와 같은 공진진동수와 일치하는 축의 회전속도를 위험속도라 하고 상용의 축회전 속도는 위험속도의 25% 이상 떨어지도록 설계한다.
   
   
4. 열응력
   
   고온 상태에서 사용되는 축에서는 열응력, 열팽창 등에 주의하여 설계한다. 열변형을 받게 되면 기어 등이 달린 경우, 물림 상태 등이 불량하게 되고 변화가 구속되면 축에 열응력이 발생하고 베어링 하중이 증가한다.
   
   
5. 부식
   
   수차축, 선박의 프로펠러축, 펌프축 등과 같이 항상 액체 중에 있는 축은 전기적 화학적 또는 그 혼합작용에 의해 침식되고 충격접촉압력이 작용하는 측면은 괴식하여 소모되게 된다.